煤液化残渣萃余物与煤共气化的灰渣特性

与煤共气化是实现煤直接液化残渣萃余物(ER)资源化利用,提升煤直接液化工程整体经济性的重要途径。气化过程灰渣的流动性是影响气化操作条件的重要参数,利用灰熔点仪、高温旋转黏度计、XRD及SEM等测试手段考察了ER与煤共气化的灰渣熔融特性、黏温特性及晶体特性,并结合壳牌气化装置入炉煤配比和操作条件,从灰化学角度确定ER的最佳掺混比例及气化操作窗口。结果表明:ER属于高灰、高铁、高钙、高硫物质,且其灰成分偏碱性,随煤中ER添加量增大,掺混后的灰分、铁含量和硅铝比逐渐增大。当萃余物质量分数超8%,全液相温度T_(liq)降低,但萃余物添加量超20%时,熔渣类型从玻璃渣转变为结晶渣。XRD与SEM分析结果表明钙长石的析出造成熔渣类型改变,钙长石的析出主要是因为萃余物的添加使熔渣黏度降低,熔渣中团簇的扩散能力增强,有利于结晶行为。结合Shell气化炉的操作条件及对煤灰中铁含量的要求,当萃余物添加量为10%时,共气化熔渣适合气化炉排渣,对应的排渣窗口为1 335~1 557℃。该研究结果为ER与煤共气化提供指导,提高煤直接液化流程的经济性。